Implementación de un módulo para ensayos de refrigeración por compresión de vapor

Abstract

En el presente trabajo de tesis se implementó un módulo para realizar ensayos de técnicas de refrigeración utilizando el sistema de compresión de vapor, se ejecutó en las instalaciones de la empresa Frío Industrial Andino Juliaca con temperaturas promedio al día de 12.5 °C y una presión atmosférica de 1037 mb. a 3824 MSNM. Los objetivos fueron: El dimensionamiento, selección y montaje de un módulo para ensayar técnicas de refrigeración con un sistema de compresión de vapor con sus respectivos componentes, a partir de la potencia de trabajo de un motor compresor de 0.25 HP. Por otra parte la evaluación de la eficiencia del sistema del módulo comparando su capacidad no nominal (sub cargado al 85%) entre la nominal (cargado al 100%); calculando la potencia suministrada al refrigerante por el compresor, el flujo de calor ganado en el evaporador y hallar el COP (coeficiente de desempeño) ó eficiencia del sistema del módulo. Se montó el módulo ubicando sus componentes básicos, dispositivos e instrumentos según su función dentro del ciclo de refrigeración, se le adicionó simuladores de fallas por obstrucción de tuberías, fallas de ventilación en el condensador y evaporador del recinto de congelación. Para evaluar la eficiencia del sistema del módulo se congelaron 600 g. de agua destilada a temperaturas de 30.5 y 68.5 ºC en el recinto de congelación del módulo cuyo volumen interno es 0.08 m3 ensayándose diez pruebas con cada temperatura, para comprobar y comparar el 85 y 100% de la capacidad total del sistema del módulo. Se obtuvo el ciclo termodinámico teórico patrón del sistema con las siguientes temperaturas: temperatura de condensación = 34 ºC (Presión: 8.631 bar.; entalpia: 147.5 KJ/Kg.) y la temperatura de evaporación = -13.4 ºC (Presión: 1.752 bar.; entalpia:290.7 KJ/Kg.). El trabajo suministrado en el motor compresor al refrigerante en Watts, fue de 0.108 y 0.163 Watts promedio de trabajo probando el sistema al 85% y al 100% de su capacidad total respectivamente; igualmente el flujo de calor ganado por el refrigerante en el evaporador en Watts, fue de 0.569 y 0.669 Watts de promedio en las pruebas al 85 y al 100% respectivamente de la capacidad total del sistema del módulo. Finalmente los valores COP obtenidos fueron: 5.3 promedio para el 85% y 4.1 promedio para el 100% de la capacidad total del sistema. El Módulo para Ensayos de Refrigeración (MER) operó sin dificultad con un motor compresor de 0.25 HP con la capacidad para extraer calor de hasta 186.47 Watts (160.32 Kcal./h.), los valores COP obtenidos al 85 y 100% de la capacidad total se hallan dentro del rango de 4 a 5 para compresores de baja presión